耐高温石英挠性加速度计制造技术

本发明专利技术公开了一种耐高温石英挠性加速度计，包括表头和伺服电路，表头与伺服电路通过导线焊接形成电气连接，伺服电路的外壳与表头通过激光焊接机焊接在一起形成整机；其中所述表头包括表芯、外壳和隔离环，其中表芯包括石英摆片组件、上力矩器和下力矩器，所述上力矩器和下力矩器均包括磁钢，所述磁钢为钐钴磁钢，钐钴磁钢中各元素成分质量比为：钐:钴:铁:铜:锆:镨＝2:25:1.5:0.1:0.05:0.08。本发明专利技术的耐高温加速度计可以将加速度计的耐温提高到180℃，并且加速度计的标度因数(K1)的温度系数控制在200ppm/℃以内，在200℃可以工作不小于4小时。

High temperature quartz flexible accelerometer

The invention discloses a high temperature resistant quartz flexible accelerometer, including the header and the header servo circuit and servo circuit through the wire welding to form electrical connection, shell and header servo circuit by laser welding machine welded together to form a whole; wherein the header comprises a core, shell and spacer ring, which comprises a quartz watch core chip components, actuator and actuator, the actuator and actuator includes magnet, the magnet is alnico, each element quality alnico ratio: samarium cobalt: Fe: Cu: Zr: PR = 2:25:1.5:0.1:0.05:0.08. The invention of the high temperature resistant accelerometer can be temperature resistant accelerometer is increased to 180 degrees, and the scale factor of the accelerometer (K1) temperature coefficient control at 200ppm/ DEG C, 200 degrees in the work of not less than 4 hours.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及高精度测量仪器
，特别是一种耐高温石英挠性加速度计。
技术介绍
石英挠性加速度计属于力反馈式加速度计，对加速度、速度、距离、摇摆、倾斜、振动等物理量最敏感，是一种敏感加速度的传感器，是惯性导航系统的重要器件之一。石英挠性加速度计由表头组件和伺服电路组成闭环反馈系统，依据牛顿力学定律工作，通过测量载体所受的惯性力来间接测量载体的加速度。表头组件包括检测质量组件、上力矩器组件和下力矩器组件三个部分。检测质量组件由镀膜石英摆片和粘接在它上面的两个力矩器线圈组成。在摆片上按一定图案蒸镀上金膜，以形成电容传感器的两个电容极板和传感器、力矩器的引线。力矩器线圈和石英摆片的中间叶片部分构成摆质量。经过两个挠性悬置梁，由摆片外圈通过两面的多个凸台，固定连接于两个力矩器组件之间，使摆质量成为一个具有理想的单自由度弹性约束的检测质量。用来敏感载体的直线加速度矢量。磁钢、磁极片和上、下力矩器构成封闭的磁路。它们与检测质量上的两个线圈组成推挽工作的永磁式力矩器。由于摆片外圈凸台的存在，使电容极板与力矩器组件端面间存在气隙，它是个差动电容传感器，又是个压膜阻尼器。当有加速度或倾斜作用于检测质量时，摆质量因惯性而偏离平衡位置，电容检测器差动地检测摆质量的位移量，并输出与此位移量成正比的电信号，经伺服电路放大处理，向力矩器线圈提供电流，该电流与永久磁铁作用的结果，产生一平衡力，以平衡作用于摆质量的惯性力，使摆质量处于新的平衡位置。力矩器线圈所施加的电流大小代表了输入加速度(或倾斜)大小，而电流方向反映了输入加速度(或倾斜)的方向。石英挠性加速度计伺服电路，包括差动电容检测器、积分器、跨导/补偿放大器等组成部分。在这个电路中，三角波发生器作为差动电容检测器的载波电源，对信号进行调制。差动电容检测输出与电容传感器的差动输出成正比的电信号。积分器和跨导/补偿放大器对信号进行补偿与校正，改善系统的静动态品质。末级以恒流源形式输给力矩器线圈以再平衡电流。它门与差动电流传感器，以及摆质量一起，构成一个完整的力平衡式闭环系统。力矩器是石英挠性加速度计的关键部件，为其提供恒定的磁源。耐高温石英挠性加速度计的磁源材料需要满足在高温下表现出优良的磁性能。现有的耐高温石英挠性加速度计，耐高温通常在150℃～180℃，但是产品温度系数偏大，通常达到1000ppm/℃以上,并且一旦超过150℃，产品输出信号的稳定性差，无法满足使用要求。
技术实现思路
为了解决现有技术中的上述问题，本专利技术提供了一种耐高温石英挠性加速度计。本专利技术提供的耐高温石英挠性加速度计，包括表头(1)和伺服电路(2)，表头(1)与伺服电路(2)通过导线焊接形成电气连接，伺服电路(2)的外壳(101)与表头(1)的外壳(101)通过激光焊接机焊接在一起形成整机；其中所述表头(1)包括表芯(103)、外壳(101)和隔离环(102)，其中表芯(103)包括石英摆片组件、上力矩器和下力矩器，所述上力矩器和下力矩器均包括磁钢(304)，所述磁钢(304)为钐钴磁钢，钐钴磁钢中各元素成分质量比为：钐:钴:铁:铜:锆:镨＝2:25:1.5:0.1:0.05:0.08。原有的耐高温石英挠性加速度计中，使用的钐钴磁钢中各元素成分质量比为：钐:钴:铁:铜:锆:镨＝2:17:0.5:0.1:0.05:0.08，本专利技术的磁钢提高了钴和铁的用量比例，可以提高加速度计在高温环境中磁钢性能的稳定性。优选地，上述耐高温石英挠性加速度计，所述伺服电路(2)为混合集成电路。混合集成电路是现有很成熟的技术，可以直接参照现有技术设计，或者直接购买商品。优选地，上述耐高温石英挠性加速度计，所述表芯(103)外用胶粘接有隔离环(102)，隔离环(102)通过胶粘接固定在外壳(101)内。更优选地，上述耐高温石英挠性加速度计，所述胶为耐180℃高温胶(104)。确保产品在180℃的环境中正常工作。优选地，上述耐高温石英挠性加速度计，所述石英摆片组件置于上力矩器和下力矩器之间，通过腹带(309)连接固定。优选地，上述耐高温石英挠性加速度计，所述石英摆片组件包括石英摆片(308)，以及在石英摆片(308)两面分别与其胶粘连接的线圈(307)，所述石英摆片(308)上设有一对对称的摆梁，石英摆片(308)上镀有纯度99.99％的金膜。优选地，上述耐高温石英挠性加速度计，所述上力矩器还包括设有空腔的上轭铁(310)，以及磁极片(306)和补偿环(302)，磁极片(306)粘贴在磁钢(304)靠近石英摆片组件一侧的表面，补偿环(302)设于磁钢(304)远离石英摆片组件一侧的外周，磁极片(306)和部分磁钢(304)容置于所述线圈(307)围成的空腔内，磁钢(304)、磁极片(306)和补偿环(302)均容置于上轭铁(310)的空腔内；上轭铁(310)与石英摆片(308)之间设有一定间隔的空隙以供石英摆片(308)摆动。摆动量的大小即是反应测量到的加速度值的大小。更优选地，上述耐高温石英挠性加速度计，所述上轭铁(310)靠近石英摆片(308)的一侧设有环状凹槽。设置此环状凹槽可以保证上轭铁与摆片的摆动部分形成面积对等的电容极板。优选地，上述耐高温石英挠性加速度计，所述下力矩器还包括设有空腔的下轭铁(305)，以及磁极片(306)、补偿环(302)和至少两个接线柱(301)，磁极片(306)粘贴在磁钢(304)靠近石英摆片组件一侧的表面，补偿环(302)设于磁钢(304)远离石英摆片组件一侧的外周，磁极片(306)和部分磁钢(304)容置于所述线圈(307)围成的空腔内，磁钢(304)、磁极片(306)和补偿环(302)均容置于下轭铁(305)的空腔内；下轭铁(305)外表面还设有供接线柱(301)穿出的孔，孔内设有陶瓷柱(303)以隔离接线柱(301)和下轭铁(305)；下轭铁(305)与石英摆片(308)之间设有一定间隔的空隙以供石英摆片(308)摆动，摆动量的大小即是反应测量到的加速度值的大小。更优选地，上述耐高温石英挠性加速度计，所述下轭铁(305)靠近石英摆片(308)的一侧设有环状凹槽。设置此环状凹槽可以保证下轭铁与摆片的摆动部分形成面积对等的电容极板。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术的耐高温石英挠性加速度计可以将加速度计的耐温提高到180℃，并且加速度计的标度因数(K1)的温度系数控制在200ppm/℃以内，在200℃可以工作不小于4小时，抗震性能也更好。附图说明图1是本专利技术实施例1耐高温石英挠性加速度计纵向结构示意图；图2是本专利技术实施例1耐高温石英挠性加速度计俯视结构示意图；图3是本专利技术实施例1耐高温石英挠性加速度计纵向剖面结构示意图；附图标记说明：1-表头；2-伺服电路；101-外壳；102-隔离环；103-表芯；104-耐180℃高温胶；301-接线柱；302-补偿环；303-陶瓷柱；304-磁钢；305-下轭铁；306-磁极片；307-线圈；308-石英摆片；309-腹带；310-上轭铁。具体实施方式为了使本
的人员更好地理解本专利技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步的详细说明。实施例1耐高温石英挠性加速度计参见附图1，本专利技术的耐高温石英挠性加速度计包括本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种耐高温石英挠性加速度计，包括表头(1)和伺服电路(2)，表头(1)与伺服电路(2)通过导线焊接形成电气连接，伺服电路(2)的外壳与表头(1)的外壳(101)通过激光焊接机焊接在一起形成整机；其中所述表头(1)包括表芯(103)、外壳(101)和隔离环(102)，其中表芯(103)包括石英摆片组件、上力矩器和下力矩器，所述上力矩器和下力矩器均包括磁钢(304)，其特征在于，所述磁钢(304)为钐钴磁钢，钐钴磁钢中各元素成分质量比为：钐:钴:铁:铜:锆:镨＝2:25:1.5:0.1:0.05:0.08。

【技术特征摘要】
1.一种耐高温石英挠性加速度计，包括表头(1)和伺服电路(2)，表头(1)与伺服电路(2)通过导线焊接形成电气连接，伺服电路(2)的外壳与表头(1)的外壳(101)通过激光焊接机焊接在一起形成整机；其中所述表头(1)包括表芯(103)、外壳(101)和隔离环(102)，其中表芯(103)包括石英摆片组件、上力矩器和下力矩器，所述上力矩器和下力矩器均包括磁钢(304)，其特征在于，所述磁钢(304)为钐钴磁钢，钐钴磁钢中各元素成分质量比为：钐:钴:铁:铜:锆:镨＝2:25:1.5:0.1:0.05:0.08。2.根据权利要求1所述的耐高温石英挠性加速度计，其特征在于，所述伺服电路(2)为混合集成电路。3.根据权利要求1所述的耐高温石英挠性加速度计，其特征在于，所述表芯(103)外用胶(104)粘接有隔离环(102)，隔离环(102)通过胶(104)粘接固定在外壳(101)内。4.根据权利要求3所述的耐高温石英挠性加速度计，其特征在于，所述胶为耐180℃高温胶(104)。5.根据权利要求1所述的耐高温石英挠性加速度计，其特征在于，所述石英摆片组件置于上力矩器和下力矩器之间，通过腹带(309)连接固定。6.根据权利要求5所述的耐高温石英挠性加速度计，其特征在于，所述石英摆片组件包括石英摆片(308)，以及在石英摆片(308)两面分别与其胶粘连接的线圈(307)；所述石英摆片(308)上设有一对对称的摆梁，石英摆片(308)上镀有纯度为99.99％的金膜。7.根据权利要求6所述的耐高温石英挠性加速度计，其特征在于，所述上力矩器还包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗定稳，
申请(专利权)人：高碑店市开拓精密仪器制造有限责任公司，
类型：发明
国别省市：河北;13